作者：李捷（教授，廣東省體育局）
來源：成都體育學院學報 2018年第3期
從現代生理學、系統生物學等角度, 結合多年來對競技訓練與訓練監控的實踐研究, 本文對傳統“大週期”訓練的生物理論基礎, 如“一般適應綜合徵 (General Adaptive Syndrome, GAS) ”“痕跡效應”“超量恢復”等問題進行了初步的討論。結果提示:通過“GAS”“痕跡效應”產生“超量恢復”的認識, 以及對訓練“總負荷”效應的強調, 完全模糊了專項目標“定態”結構形成的“質與量”控制關係, 而將負荷推入“警覺-抵抗”進而產生“超量補償”適應的思維, 容易造成“大運動量”觀念的主觀擴大化與營養恢復方法的極端化, 造成競技訓練實踐中競技目標狀態的不穩定與過負荷積累所致傷病。此外, 無論“GAS”還是“超量負荷”, 均缺乏可操作的訓練量化控制指標, 導致了實際訓練控制的複雜化。現代運動訓練必須依據現代生命科學研究成果, 向系統訓練認識轉換髮展。
不同的生物學基礎產生對訓練分期的不同認識, 高水平競技訓練分期旨在突出總負荷, 按照主觀“累加效應”期待“超量恢復”;或者是按照應激理論, 把負荷效應推向“警覺-抵抗”產生“適應”;又或者是根據競賽目標節點、把握目標細胞網絡行為與經驗環境信息穩定性調適的自組織定位關係, 按照生物恢復節奏平臺模式, “以賽代練”[1]進行訓練, 實際上已經成為現代教練員對訓練認知水平的區分標誌了。中西方競技訓練體系的差異, 業餘與職業訓練的區別, 導致競技訓練分期實踐的複雜化。加之現代奧運競賽安排中, 很多奧運團隊都採用了與傳統大週期訓練分期不同的“倒計時”訓練分期安排[2], 那麼, 究竟如何看待傳統大週期訓練的生物基礎以及如何從現代生物學原理來進行訓練分期, 是當前中國競技訓練實踐的關鍵問題, 也是本文所關注的核心問題。
1 傳統週期訓練理論生物學基礎及其訓練設計邏輯導向
1.1“超量恢復”與“GAS”理論的一般情況與關注“總負荷”的訓練導向
最早的分期訓練觀念是指上世紀60年代馬特維耶夫提出的, 基於四年奧運週期, 他把訓練分為準備、比賽和過渡三個時期, 每個時期的階段目標、訓練任務、訓練內容以及訓練量和訓練強度皆有不同。一方面是由於當時的賽制不同於現在, 另一方面在對大週期訓練生物基礎的認識上, 前蘇聯及部分東歐國家, 主要是採納前蘇聯學者雅克夫列夫 (1972) , 基於運動後“糖原恢復”超出正常基線現象 (穩態負反饋延滯) , 而提出的“超量恢復” (補償) 學說。馬特維耶夫將超量恢復作為訓練分期的重要依據之一, 他認為人體競技能力的提高是一個“刺激-疲勞-恢復-超量恢復”的過程。發展競技狀態的完整結構單位是訓練大週期, 發展競技狀態的必要條件是“波浪型”負荷動態。此外, 還有Counsilman等人提出“訓練效果殘餘效應”[3]等的說法。
與前蘇聯不同, 多數西方國家學者更多是採用基於應激原理的“GAS”或者“F-F”“SFRA”等理論。著名訓練學家Gregory Haff.在《NSCA’s Guide to Program Design》[4]一書中講到:“一般適應綜合徵GAS、刺激-疲勞-恢復-適應SFRA (
Stimulus-Fatigue-Recovery-Adaptation Theory) 和疲勞調適F-F“ (Fitness-Fatigue Theory) ”三個理論是理解分期訓練原理的理論基礎。David Joyce Daniel Lewindon等在《High-Performance Training for Sports》[5]書中講:“塞裡 (Selye) 1950年提出的應激的 (GAS) 理論, 是開發人體適應能力, 設計有效訓練計劃的核心成分, 導致蛋白質合成和功能適應的急性細胞信號、激素和免疫反應, 都與運動員的應激壓力有關。如果一個訓練階段有足夠的量和強度引起過負荷並伴隨急性疲勞 (警覺期) , 隨之就會發生一種超量補償 (抵抗) 反應, 這是一種積極的適應。”從以上可以看出, “超量恢復”與“GAS”等是傳統訓練分期理論的主要生物學基礎。
與對傳統大週期訓練觀念的爭論一樣, 關於“超量恢復”理論的錯與對, 也已經有很多學者進行了討論。實際上, “超量恢復”與GAS理論討論的核心並不在於該理論本身描述現象的正確與否, 而在於其應用在訓練設計中所導致的思維邏輯是否符合人體競技專項表現水平提高的生物規律。從現代生命科學研究來看, 在運動訓練實踐中, 由於“超量補償”“GAS”理論強調對總的“過負荷”刺激產生的“代償”, 或者製造“警覺-抵抗”反應的生物效果, 缺乏對競賽目標的過程定位, 導致進行結構分離的多元素分期訓練認識的合理化, 從而產生不同的訓練生物細胞結構, 而且在主觀的“強度-運動量”的時間反向曲線軸上, 出現明顯的與專項目標生物結構及其共軛的能量代謝鏈結構相悖的“質與量”過程分離[6]的訓練生物邏輯錯誤, 人為造成競賽時間點競技目標狀態的不穩定, 導致訓練“過負荷積累”風險的發生, “抵抗-適應”與“超量補償”也為運動員不得不尋求極端恢復手段提出了實際的生物需求, 導致出現運動員使用興奮劑問題與訓練傷病問題。所以, 對於超量恢復與GAS理論的超量補償或者抵抗適應在訓練設計中邏輯導向的正確與否, 非常需要根據現代生命科學發展, 進行重新評估與定位。
1.2 GAS理論非特異性刺激概念在訓練中應用的邏輯風險
GAS理論是對各種非特異性刺激引起機體調適反應現象及能力變化的解釋, 來源於漢斯·塞裡1936年在《Nature》雜誌發表的“A Syndrome Produced by Diverse Nocuous Agents”一文:“在大鼠的實驗中顯示, 如果有機體被非特異性因素, 如寒冷暴露、外科手術、脊髓休克、肌肉過量負荷嚴重損傷或者非致死性的中毒如腎上腺素、阿托品、嗎啡、甲醛等嚴重損害, 機體症狀的發展可以分為三個階段, 第一階段, 初步損傷後6~48 h胸腺、脾臟、淋巴結體積增大, 形成水腫, 肌緊張喪失、體溫下降……機體在突然遭遇臨界狀態時產生“一般警告反應 (general alarm reaction) ”, 當機體經過努力 (警覺-抵抗) 表現為對刺激的適應的時候, 就可以出現“一般適應綜合徵 (general adaptation syndrome) ”, 當機體對刺激不能產生適應的時候, 就可能導致衰竭的發生[7]。GAS理論的非特異性刺激, 與競技訓練有關的主要是主動急性“過量運動”, 或者慢性的“過負荷積累”所導致的機體反應, GAS理論強調的是機體總負荷的影響, 並不關注負荷的具體內容, 所以從邏輯上, 應用GAS原理安排訓練, 除了訓練過程中始終緊緊圍繞專項目標表現的訓練安排之外, 所有其它訓練安排都可以出現如下的情況:
(1) 由於是總負荷的非特異性刺激, 所以, 訓練中可以選擇, 也可以不選擇專項訓練。
(2) 由於是由總負荷過量引起的警覺反應, 所以任意能量 (強度) 形式的組合負荷形式都是合理的。
(3) 僅僅強調訓練總負荷而不關注訓練元素結構, 就人為造成了競技目標系統的“質量”分離, 從時間上排除了專項目標表現系統的目標結構能力形成與狀態穩定優化過程。
(4) 完全忽略了細胞網絡效應的時序有效效應限制, 即有效時域問題。按照生物效應的時域要求, 最低生物效應形成時間, 需要6~8、8~12周 (板塊訓練) , 所以, 即使在賽前安排專項訓練 (1~1.5月) , 也不能發生穩定的目標競技表現狀態。這也是當前競賽中常見的“能力很強, 成績很差”、競技狀態“調早了”“調過了”等說法或現象的直接原因。
(5) 相較於GAS理論中將機體推向過負荷, 但現代運動訓練首先強調的就是在“運動健康”的前提下提高運動成績, 因此在訓練的定位上, 容易導致損傷發生的過負荷訓練也與現代訓練認識產生了原則性的區別。
(6) 在發生應激抵抗的情況下, 機體如果已經處於病理三聯徵“腎上腺肥大、胃潰瘍形成和胸腺淋巴管萎縮”[7]的抵抗狀態, 系統紊亂或者疾病就開始發生, 也就是過去我們在訓練中常見的“過負荷積累”現象如:閉經、血色素下降、免疫系統紊亂、疲勞性骨折等;同時, 運動員的運動能力一定會下降非常明顯。這也是在競賽時間點上, 運動員屢屢出現“競技狀態”不佳現象的原因。
(7) 機體生物能力極限訓練與過負荷訓練並不是一個道理, 極限生物環境的設計及其與恢復關係的把握, 是極限能力提高的關鍵, 同時, 極限訓練具有明確的專項指向性與時域特徵, 不是籠統的總負荷訓練方法可以實現的。比如, 提高最大攝氧量的生物動力首先來自於對氧需求環境條件的設計與時序調適。如沈金康教練對自行車運動員採取的“騎行一百公里後的生物代謝環境下, 再進行高速的衝量訓練”等。
1.3“超量負荷”的不確定性質與訓練操作的困難與複雜性
由“過量負荷”引起“警覺-抵抗”, 進而能否產生 (尤其在競賽時間點產生) “超量恢復”的問題, 在競技訓練實踐中比較複雜, 因為, 任一訓練時間模式、任一元素訓練的即時與時間積累量和標準, 都可能引起機體急性的或者長期積累的“過量負荷”, 只是, 恰當的“過量負荷”是多少?訓練的標準與操作依據是什麼?就不太容易回答了。因為, 運動員狀態的個體化與從訓練元素到負荷標準、負荷模式、負荷節奏安排的不確定性, 與機體調適自組織客觀性之間的矛盾, 導致很難在確定的時間點上達到預期的目標成績狀態。而且, 超量負荷的“警覺-抵抗”反應與競技狀態形成需要的特化的細胞行為結構狀態, 完全可以不是一回事。“專項細胞群行為活動的習慣化”是生物結構問題, 而“警覺-抵抗-適應”是身體對負荷的總體反應, 這種反應只有在專項負荷引起的與“專項生物結構”一致的情況下才能對競賽有利, 而“超量負荷”大週期分期導致的多元、多負荷、多標準、非穩節奏的負荷積累, 從生物邏輯上, 對專項成績的提高與穩定優化不具有任何的積極意義。
多年來, 奉行大週期訓練觀念最普遍的部分項目奧運成績的實際情況, 就是長期以來這種觀念所產生訓練效果的直接反映。實際上, 迄今我們也很難找到有關GA指導“超量補償”控制的研究文獻, 根據David R lamb, Robert Murray的說法, 形成這種情況的“一個根本的問題涉及到對過度訓練的客觀診斷的困難, 因此, 由於缺乏過度訓練的研究, 目前還沒有可以用於診斷過度訓練綜合症的客觀參數。相反, 對過度訓練的診斷在很大程度上是基於對可能伴隨過度訓練的生理和心理症狀的識別。目前大概有2種通用的模型解釋這個問題, “開窗”假說 (Pederson和烏爾姆, 1994) 與涉及神經系統/免疫相互作用兩種類似的模型 (史密斯和魏德曼, 1999年, 1990年) [8]。無論“過度訓練”是在機體造成“開窗”或是引起“神經系統/免疫”系統的變化, 本質都是機體的內環境條件變化。在不注重“穩定的目標標準約束下的專項訓練效應的連續性”的條件下, 發生“警覺-抵抗”窗口, 即使適應發生, 也很難定位其確定的發生時間及其與競賽目標狀態的關聯關係, 比如, 諸多訓練學書籍提到, 競技能力的高峰期每年只有1~2次 (2~3次) 以及訓練“平臺”期的說法, 究其生物學原因, 實際上就是大週期分期, 再通過“警覺-抵抗”-“超量補償”的訓練循環平臺而產生。實際上, 這也就是在訓練實踐中對大週期訓練認識詬病最多的人為“平臺”循環訓練的原因[9]。
圖1 馬特維耶夫傳統訓練分期理論量與強度全年訓練安排
圖2 循環訓練平臺
高峰期每年只能有1-2 (2-3) ”或訓練“平臺”的說法, 都是訓練的結果, 並不是機體的生命規律, 這麼多年來運行多賽制的實際情況, 早就客觀地反映出, 在合適的訓練年限與正確的訓練安排條件下, 絕大多數運動員都可以長期保持高水平的競賽狀態。如劉翔2005年參賽成績 (圖3, 引自羅超毅廣州2014國際競技訓練研究生物科學進展研討會學術報告稿[10])。
綜上, GAS理論沒有給我們提供具有可操作性的方法與生物指標去實現超量補償訓練, 由於歷史的原因, 它提供給我們的只是一種不確定的籠統的非特異性的機體“警覺-抵抗”概念, 與現代生物學認識差距甚大, 這樣看, 目標“定態”生物節奏控制理論與基於美國整合訓練思維的“OPT-模式”等, 已經為我們提出了實質性的競技訓練生物基礎的現代思考。
圖3 劉翔2005年參賽成績
2 GAS理論指標的生理學實證
2.1 現代應激觀念的爭論
生理學的鼻祖克勞德·伯爾納 (Claude Bernard) 的“內環境” (1857) 理論與沃爾特·坎農 (Walter Cannon) “內環境-自穩態” (1926) 理論, 均早於塞裡的應激理論 (1936) , 並且迄今都是現代生理學的重要基礎概念。“應激”抵抗現象, 從廣義上可以看作是“穩態”自調適機制的一種表現。與塞裡認為的“HPA (Hypothalamic Pituitary Adrenal, 下丘腦垂體腎上腺軸) 反應是應激的主要特徵”不同, “穩態”的調節機制在沃爾特·坎農的時代就已經從自主神經系統上升到大腦皮層對丘腦控制的認識。1971年耶魯大學精神醫學系的約翰·馬索 (John Mason) 教授首先對塞裡的理論提出了異議。馬索認為, 塞裡的應激理論缺乏明確的理論和實驗證據, 且GAS的概念與沃爾特·坎農提出的“自穩態”理論不相容”, 或者說從邏輯上GAS理論並沒有脫出“穩態機制”概念[7]。從現代來看, 我們知道HPA軸不過是腦中樞系統網絡反應中的一個重要成分而已, 並非獨立的調節系統。
在應激的研究方面, 不同領域學者對應激也提出了許多“概念模型”, 諸如“心身模型 (Dumbar) ”“保護性反應模型 (Wolff) ”“生理生化模型 (Seley) ”“相互作用模型”“認知-評價模型 (Woolfolk\Ichardson) ”[7], 另外, 在應激的概念上, 也有多種解釋:“Dorland醫學大辭典 (1985年第26版) 的定義為, 應激是來自軀體、精神或情緒, 來自內部或外部的任何刺激的生物學反應的總和。該反應有擾亂機體內穩定 (Homeostasis) 的傾向”;“應激是不協調狀態或者內環境受到威脅後的反應, 可以是特異性的, 也可以是非特異性和全身性的反應 (Chrousos 1992) ”;“應激反應是機體在應激源作用下重建體內穩態的一個過程 (Haqiang Chang, 1983) ”等。“已知應激有300多個定義或語義上類似的詞語。而且, 應激的現代概念為, 當機體內環境受到威脅時, 機體對應激源產生特異性和 (或) 非特異性反應, 以維持機體新的穩態。新穩態如果被破壞, 則將進一步發展, 直至該系統崩潰, 在其他系統內再尋求穩態”的認識[7]等。
2.2 自組織調適、自穩態與GAS的邏輯矛盾
與“GAS”理論不同, 現代生理學告訴我們, 機體是一個由成千上萬的子系統構成的複雜系統, 適應控制調適的機制非常複雜, 從細胞生存環境自動“穩態”調適, 到器官活動神經反饋環路, 再到腦控制下的機體行為前饋 (比如肌肉快速收縮) [11], 構成複雜的生命系統活動過程。從“穩態”的角度, 既使產生了超量補償, 運動員的生理指標也一定仍然保持在正常的波動範圍內 (心率、血壓、睪酮水平、血紅蛋白、各類免疫指標等) , 不會出現指標“越練越高”打亂內環境平衡狀態的情況, 而且, 非目標性的負荷刺激也不一定導致目標生物能力調適極限的提高, 如在有氧狀態下訓練的“最大攝氧量”。因為無論是生物能力潛能開發, 還是適應狀態發生, 都是隻有通過引起“對細胞內級聯效應的激活才能導致適應過程的發生, 比如導致肌肉蛋白合成增加的m RNA, 與來自於訓練的強度、時段、練習類型的時序排列以及營養攝入等刺激信號直接相關”[12]。從關於應激理論的研究現狀可以看出, 現代多數學者都把應激概念框架在“穩態”的範圍, 把所謂非特異性刺激反應, 看做是很正常的機體適應環境的複雜的生命自組織調適現象。
2.3 關於應激指標“皮質醇”的實驗分析
在高通量技術及基因、轉錄、蛋白及代謝組學、分子生物學等出現之前, 從傳統的觀念上, 腎上腺素、促腎上腺皮質激素、和皮質醇經常被稱為“應激激素”。“正如塞裡所言, 皮質醇升高與應激是同義詞”[7]。那麼, 按照塞裡的這種認識, 我們抽取某訓練中心在全運會兩個不同決賽年重點運動員的皮質醇指標進行了應激狀態關聯驗證的實驗分析。
實驗儀器採用臨床標準方法 (具體參數略) , 每週一上午7點~8點在實驗室環境抽取基礎狀態靜脈血。監控對象及實驗分組:參加全運會重點運動員皮質醇數據庫2017年 (N=2 098) , 組2:2009年 (N=199) 。
實驗結果與分析:兩獨立樣本T檢驗, F=2.482 P=0.115, 兩個年度的不關聯樣本無顯著性差異, 反映出即使在全運會的賽前準備訓練中, 突出的“應激”狀態並沒有出現。而相應的訓練學指標表現平穩, 訓練結構中對於專項訓練並沒有給與更多地強調。同時, 除了總體趨勢之外, 為了更好地反應皮質醇的作用問題, 我們又抽取了典型個案樣本進行了追蹤分析:如連續四屆 (第9-第12) 全運會游泳冠軍周嘉威, 國內短距離跑田徑名將王梁宇。
表1 兩屆全運會運動員皮質醇總體樣本的平均數、標準差
從分析來看, 總體樣本的情況與典型案例如連續四屆 (9-12) 全國游泳冠軍的運動員周嘉威的指標情況是一致的。見圖4、圖5:
圖4 四屆全國冠軍周嘉威全運會決賽年2009對比2017的睪酮/皮質醇變化
從圖4中我們可以直觀地看出, 雖然都是決賽年, 無論2009, 還是2017, 周嘉威的皮質醇指標 (即應激指標) , 並沒有特別明顯的變化, 即使是基本訓練期也與賽前訓練一樣。綜合其它指標如紅細胞、白細胞, 訓練負荷指標如肌酸肌酶、血尿素進行關聯分析, 可見, 血睪酮和血皮質醇的Pearson相關係數r=0.057, P<0.01>0.05, 無相關, 訓練指標與蛋白代謝有關的血尿素BUN和皮質醇的相關分析, Pearson相關係數r≈0, P>0.05, 無相關。免疫指標白細胞和皮質醇的相關分析, 白細胞和血皮質醇的Pearson相關係數r=0.087, P<0.01>
表2 血睪酮和血皮質醇的相關分析
還有一個非常典型的案例, 運動員王梁宇, 是某田徑中心4×100 m全運會衝金的主力隊員, 他在臨近比賽的時候, 由於訓練導致的跟腱斷裂, 沒有能夠參加全運會比賽, 既然訓練可以導致跟腱斷裂, 我們可以推知, 這名運動員的訓練負荷屬於“過量負荷”的情況, 但即使運動員發生了跟腱斷裂, 也沒有從應激指標皮質醇上有所反映 (圖5) 。
圖5 全運會決賽年冠軍運動員王梁宇皮質醇及相關指標變化
根據以上的實驗結果, 皮質醇變化不明顯, 雖然不能排除由於訓練負荷不夠所導致的情況 (因為這些項目的應激標準無法規定) , 但仍可以看出籠統的GAS的說法很難給出實際的訓練操作標準, 如果不加限制地去探索應激警覺-抵抗期的出現, 然後再做補償, 恐怕不合適。如果我們再按照現代複雜系統自組織理論, 按照分子生物學的研究成果, 生命現象產生的實質是大量生物分子 (基因、蛋白質等各種生物分子) 相互作用的結果”, “雖然各種生物分子網絡千差萬別, 但是現有研究表明生物網絡具有很強的模塊化性質, ”“基因轉錄調控網絡模體反映了生物體行使功能的最小單位, 能夠從系統的水平研究轉錄調控關係, 不同生物體的基因轉錄調控網絡包含相同類型的網絡模體”[13]等, 從細胞行為網絡與生物網絡分子形成構建的原理去分析“超量恢復”與“GAS”理論, 那麼, “GAS”理論用於指導競技訓練的侷限性就更加突出了。
3 結語
以上分析, 顯示傳統大週期訓練及其生物學基礎的侷限性, 那麼, 競技表現能力訓練的現代分期認識應該怎樣確定, 競技表現能力形成的生物邏輯是什麼呢?按照“板塊”理論的經驗, 當我們的金牌項目如跳水的目標“雙十”小週期, 體操的“目標套”時序訓練, 或者國外訓練學理論中已經在應用的“倒計時訓練計劃”“目標訓練出現的次數與競賽成績直接相關”等, 彰顯出“系統”定態的時序訓練原理時, 結合東京奧運會、北京冬奧會任務時, 正確地認識訓練分期問題, 根據現代生物科學進展, 從系統訓練的生物原理, 確定競技訓練的分期、內容安排等, 也許就是我們競技訓練計劃以後應當考慮的認識方向了。
文獻來源：
李捷,裘晟,王曉軍,李端英,李稚. 論運動訓練的科學化與競技訓練實踐的幾個關鍵問題(中)——傳統“大週期”訓練分期生物邏輯基礎初步分析[J]. 成都體育學院學報, 2018, 44(03): 19-24.
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